Изучение размеров и структуры белково-полисахаридных комплексов в системе творожная сывортка-гуаран Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 637.146.4:637.045

О.Н. Корниенко, старший преподаватель

В.П. Ангелюк, доктор технических наук ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» ok.nikola @ yandex.ru

ИЗУЧЕНИЕ РАЗМЕРОВ И СТРУКТУРЫ БЕЛКОВО-ПОЛИСАХАРИДНЫХ КОМПЛЕКСОВ В СИСТЕМЕ ТВОРОЖНАЯ СЫВОРТКА-ГУАРАН АННОТАЦИЯ

Исследования посвящены изучению возможности фракционирования белка творожной сыворотки нейтральным полисахаридом - гуараном. При смешении раствора гуарана и творожной сыворотки наблюдали двухфазное расслоение системы: на белковую фазу, содержащую белок, и

полисахаридную, содержащую гуаран. Установлено, то не все образцы гуарана способны к фракционированию. В этом случае определяющее значение имеет молекулярная масса (ММ) и концентрация вносимого полимера. Спектрофотометри еские, спектротубидиметри еские

исследования и рас ет волнового экспонента показали, то осаждение белка творожной сыворотки при смешении с раствором гуарана происходит в результате смещения равновесия белка , в результате образования моментального образования крупных, плотных белково-полисахаридных комплексов. Предположительно, в данном случае оказывается важной разница в ММ сывороточных белков (14000-150000) и ММ гуарана. Менее крупные молекулы сывороточных белков и более крупные макромолекулы гуарана эффективно связываются и удерживаются гидрофобными связями.

ABSTRACT

The research studies the possibility of curd whey protein fractionation by the neutral saccharide - guarani. During mixing the solution of guarani and curd whey, the two-phase stratification (into protein phase containing protein and polysaccharide phase containing guarani) of the system was being observed. It is established that not all the samples of guarani are able to fractionate. In this case the molecular mass (MM) and concentration of the brought polymer is of the decisive importance. Spectrophotometric, and spectroturbidimetric research and calculation of the wave exponent showed that the deposition of protein curd whey when mixed with a guarani solution occurs as a result of protein balance shifting owing to instant formation of large dense protein-polysaccharide complexes. Presumably in this case the difference in whey proteins MM (14000-150000) and guarani MM is very important. Small whey protein molecules and large guarani macromolecules interact effectively and are held by hydrophobic bonds.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Белково-полисахаридные комплексы, нейтральный полисахарид, фракционирование, белковый концентрат, творожная сыворотка.

KEY WORDS

Proteinaceous-polysaccharide complexes, neutral polysaccharide, fractionation, proteinaceous concentrate, cottage cheese serum.

Вопросами фракционирования белка из моло ного сырья пищевыми полисахаридами (ПС) занимались многие выдающиеся ученые - В.Б. Толстогузов, В.В. Молочников, И.А.Евдокимов, Т.А. Орлова и др.

В их работах были исследованы и проанализированы условия термодинами еской совместимости компонентов моло ного сырья (казеина, сыворото ных белков) и анионных ПС (желатины, пектинов, натрийкарбоксимецилцеллюлозы и др.). Результаты исследований показали, то при смешении раствора ПС и моло ного сырья (цельного молока, обезжиренного молока, восстановленного молока, моло ной сыворотки) в ряде слу аев белки моло ного сырья и ПС ограни енно совместимы из-за разницы ионной силы растворов. В результате этого наблюдалось двухфазное расслоение жидкой системы: на белковую фазу, содержащую белок, и полисахаридную, содержащую ПС [2].

В настоящее время на рынке появились новые, более дешевые образцы полисахаридов. Так, фирмой Danisco (Франция) выпускается гуаран - полисахарид растительного происхождения, его стоимость не превышает трех долларов за килограмм. Это порошок белого цвета, гигроскопичный, хорошо растворимый в воде при комнатной температуре. На организм человека оказывает 184

благоприятное терапевтическое и диетическое воздействие, рекомендован к употреблению в детском питании.

В отличие от вышеупомянутых анионных полисахаридов, гуаран является нейтральным (НПС) и его поведение в различных жидких системах не достаточно хорошо изучено.

Проведенные нами исследования, посвященные и(учению влияния гуарана на фа(овое состояние белков творожной сыворотки, показали, что гуаран с ММ 30 кДа осаждает сывороточные белки в незначительных количествах; гуаран с ММ 100 кДа способен к осаждению белков при концентрации 3 % и внесении 10 мл раствора гуарана в 100 мл сыворотки; наиболее полное фракционирование творожной сыворотки имеет место при использовании 1 % раствора гуарана с ММ 400 кДа в количестве 10 мл на 100 мл исходной сыворотки [1].

Для дальнейших исследований был выбран 1 % раствор гуарана ММ 400 кДа с количественным внесением 6, 10, 14, 20 мл раствора на 100 мл сыворотки. Содержание НПС в сыворотке составило:

0,053 % , 0,081%, 0,107 %, 0,138 % соответственно (далее по тексту образцы 33 1, 2, 3, 4). В качестве контроля использовалась исходная творожная сыворотка без НПС.

Цель исследования - провести спектрофотометрические и исследования творожной сыворотки с внесением гуарана различной концентрации.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования служила творожная сыворотка и НПС растительного происхождения - гуаран с ММ 400 кДа (Danisco, Франция).

Степень осаждения белка определяли по спектру мутности - в диапа(оне 400-700 нм спектрофотометре «Specord M - 40» (Carl Zeiss, Jena, Германия); размер надмолекулярных комплексов в диапа(оне диаметра частиц от 10 нм до 1 мкм - на д(ета-сай(ере Malvern (Великобритания); концентрацию белка в растворе - по Бредфорду; оптическую плотность при 595 нм - на спектрофотометре «Specord M-40» (Carl Zeiss, Jena, Германия) в 1 см кювете1 см кювете.

Результаты и их обсуждение

Измерение значений проводили сразу после приготовления образцов, а также через 4 и 8 часов. Ре(ультаты и(мерений динамического рассеяния света в исследуемых обра(цах пока(али, что гуаран формирует крупные комплексы с белками творожной сыворотки, которые в (ависимости от концентрации гуарана способны к осаждению. Ра(меры комплексов соответствуют ра(мерам наночастиц. Для всех исследованных обра(цов (в том числе и контрольного) метод динамического рассеяния света пока(ал высокую полидисперсность систем по ра(мерам частиц. Динамика изменений белково-полисахаридных комплексов в образцах сыворотки представлена в таблице 1.

В контрольном образце отмечено динамическое равновесие между белками сыворотки и белками, входящими в белково-полисахаридные комплексы. Образец 3 1 характеризуется ростом числа белково-полисахаридных комплексов. Образцы 3 2 и 3 3 демонстрируют первоначальное понижение среднего ра(мера белково-полисахаридных комплексов с последующим повышением (весьма (начительным для обра(ца 3 3). Сопоставление ре(ультатов остальных экспериментов свидетельствуют об увеличениии содержания комплексов и повышении их плотности. По данным динамического рассеяния света обра(ца 3 4, чере( 4 часа прои(ошло (начительное уменьшение среднего ра(мера частиц (почти на порядок), но поскольку волновой экспонент уменьшился, а содержание гуарана в комплексах увеличилось, можно говорить об увеличении числа белковополисахаридных комплексов и увеличении их плотности. К концу эксперимента большая часть этих комплексов выпала в осадок, остальные же образовали рыхлые агрегаты с преобладанием гуарана в структуре. Эти сформировавшиеся комплексы из-за их низкой плотности не осели и находились во взвешенном состоянии продолжительное время.

Определение условий нарушения равномерного распределения белка во взвешенном состоянии по всему объему сыворотки и выпадения его в осадок определяли методом спектротурбидиметрии. Сра(у после приготовления обра(цов, а также чере( каждые 2 часа брались пробы для и(мерения спектра мутности. По результатам измерения для каждой пробы был рассчитан волновой экспонент. Ре(ультаты исследований пока(али, что внесение гурана в сыворотку приводило, практически мгновенно, к повышению волнового экспонента и (начительному увеличению среднего ра(мера частиц в сыворотке (более чем в 2 раза для образцов 3 1 и 3 2, в 4 раза для образца 3 3 и в 9 раз для образца 3 4), что сопровождалось повышением оптической плотности до 33 %.

Таблица 1 - Динамика изменений белково-полисахаридных комплексов в образцах творожной сыворотки

№ п\п Наименование образца Время Средний размер частиц (диаметр, нм) Частицы в диапазоне размеров 11000 нм (диаметр, нм)

Через 5 минут 2539 137,30 639,10

1 Контроль Через 4 часа 3196 102,10 459,70

Через 8 часа 1802 158,40 1134,00

Через 5 минут 5953 54,65

2 Образец 3 1 Через 4 часа 2690 67,57 358,30

Через 8 часа 3514 1017,00

Через 5 минут 5686 66,00

3 Образец 3 2 Через 4 часа 4241 610,20

Через 8 часа 4473 708,00

Через 5 минут 7668 46,79

4 Образец 3 3 Через 4 часа 2429 111,90 468,60

Через 8 часа 23920 —

Через 5 минут 22250 —

Образец 3 4 Через 4 часа 2449 111,90 468,60

Через 8 часа 23920 —

Значения волнового экспонента и среднего размера частиц для образца 3 1 незначительно различаются, по сравнению с контрольным, что позволяет сделать вывод, что гуаран в данной концентрации смещает динамическое равновесие в сторону образования более крупных комплексов, однако их размеры и плотность недостаточны для выпадения в осадок. Для образцов 3 2 и 3 3 были отмечены наименьшие волновые экспоненты, говорящие о преобладании крупных комплексов.

Значения волнового экспонента для растворов сыворотки с гуараном представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Значения волнового экспонента творожной сыворотки с гуараном

Вариант 10 Через 2 часа Через 4 часа Через 6 часов Через 9 часов

1 2 3 4 5 6

контроль -0,1386 -0,1700 -0,5600 -0,0269 -0,0956

Образец №1 -0,0265 -0,0580 -0,5200 -0,1259 -0,0720

Образец №2 0,0678 0,0060 -0,6060 -0,5945 -0,478

Образец №3 0,1162 0,0319 -0,7090 -0,3680 -0,1250

Образец №4 0,1555 0,0960 -0,5810 -0,5047 -0,4210

Выводы

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что фазовое разделение творожной сыворотки гуараном осуществляется за счет образования крупных, плотных белковополисахаридных комплексов. Показано, что полнота осаждения белка творожной сыворотки зависит от ММ и концентрации используемого гуарана. В нашем случае использование гуарана с ММ 400 кДа оказалось более целесообразным. По-видимому, в данном случае оказывается важной разница в ММ сывороточных белков (14000-150000) и ММ гуарана. Менее крупные молекулы сывороточных белков и более крупные макромолекулы гуарана эффективно свя(ываются и удерживаются гидрофобными свя(ями.

Библиография

1. Корниенко О. Н., Птичкина Н. М. Осаждение белков молочной сыворотки с помощью пищевого полисахарида // Вестник Саратовского государственного госагроуниверситета. 2010. 3 5.

С. 7-11.

2. Молочников В. В, Орлова Т. А., Морено В. В. Новый взгляд на переработку молока // Пищевая промышленность. 2009. 3 6. С. 30-31.

3. Толстогузов В. Б. Искусственные продукты питания. М.: «Наука», 1978. 232 с.

4. Храмцов А. Г. Молочная сыворотка. М.:Агропромиздат,1990. 240 с.

Beстник

Opeл FAy

февраль

№1(40)

2G13

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»_______________________________________________________

Редакционный совет:

Парахин Н.В. (председатель) Буяров В.С. (зам. председателя) Астахов С.М.

Белкин Б.Л.

Блажнов А.А.

Буяров В.С.

Гуляева Т.И.

Гурин А.Г.

Дегтярев М.Г.

Зотиков В.И.

Иващук О.А.

Козлов А.С.

Кузнецов Ю.А.

Лобков В.Т.

Лысенко Н.Н.

Ляшук Р.Н.

Мамаев А.В.

Ма$алов В.Н.

Новикова Н.Е.

Павловская Н.Е.

Попова О.В.

Прока Н.И.

Савкин В.И.

Степанова Л.П.

Плыгун С.А. (ответств. секретарь) Золотухина О.А. (редактор)

Адрес редакции:

302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.

Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: [email protected] Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ 3ФС77-21514 от 11.07.2005 г.

Специалист регионального методического центра по УДК: Служеникина А.М. Технический редактор: Мосина А.И.

Сдано в набор 18.02.2013 г. Подписано в печать 28.02.2013 г. Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Объём 27,8 усл. печ. л. Тираж 300 экз. И(дательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы1, 19. Лицензия ЛР 3021325 от 23.02.1999 г.

Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских _____и докторских диссертаций

Содержание номера

Современные агротехнологии Мамин Р.Г., Сутугина И.М. Планово-картографическое обеспечение кадастра недвижимости по снимкам со спутника IRS 2

Лобков В.Т., Кружков Н.К., Забродкин А.А., Новикова А.С. Оценка эффективности возделывания сельскохозяйственных культур в зависимости от способов основной обработки почвы в центрально-черно(емном регионе 8

Дериглазова Г.М. Эффективность удобрений и известкования черноземных почв ЦЧР при возделывании ярового ячменя на склоне северной экспозиции 12

Степанова Л.П., Стародубцев В.Н., Коренькова Е.А., Степанова Е.И., Тихойкина И.М. Влияние

биопрепаратов и микроудобрения на продукционный процесс яровой пшеницы 17

Гурин А.Г., Кожухов А.Д. Агрохимическая оценка использования отходов производства в виде спиртовой барды на посевах кукуру(ы на силос 23

Кагермазов А.М. Экономическая и энергетическая оценка (асухоустойчивых популяций тетраплоидной кукуру(ы 29

Амелин А.В., Конды1ков И.В., Иконников А.В., Чекалин Е.И., Конды1кова Н.Н., Дмитриева Е.А.

Генетические и физиологические аспекты селекции чечевицы 31

Маханькова Т.А., Голубев А.С., Чернуха В.Г., Долженко В.И. Эффективные гербициды для защиты

зерновых культур от однодольных и двудольных сорных растений 39

Сивак Е.Е, Волкова С.Н., Коробов Д.С. Внедрение нетрадиционной культуры колумбовой травы в традиционный севооборот 45

Приземин А.А., Кочкарев В.Р. Особенности макрофауны почвенного покрова в зоне лесостепи Орловской области 48

Глинушкин А.П., Кошеваров Ю.А., Соловых А.А., Райов А.А., Хилько Л.Н. Мониторинг микозов пшеницы в условиях степной зоны Южного Урала 54

Лаврентьев Н.В., Фирсов Г.А., Потокин А.Ф. История интродукции и современное состояние FAGUS SYLVATICA l. (FAGACEAE) в ботаническом саду Санкт-Петербургского лесотехнического университета 58 Бобков С.В., Зотиков В.И., Сопова И.И., СелиховаТ.Н., СучковаТ.Н., Зайцев В.Н. Аминокислотный состав (апасных белков современных сортов сои 66

Лысенко Н.Н., Чекалин Е.И., Пожарский С.М. Активность фотосинтеза и транспирация в листьях кормовых бобов при патогенезе и использовании средств защиты 70

Даниленко А.Н., Поляков А.В., Павловская Н.Е., Плащина И.Г. Сравнительный анализ интегральной гидрофобности легуминов гороха различной сортовой принадлежности 77

Резвякова С.В. Адаптивный потенциал устойчивости груши к стресс-факторам зимнего периода 84

Сковородников Д.Н., Леонова Н.В., Андронова Н.В. Вличние состава питательной среды на эффективность размножения земляники садовой IN VITRO 89

Вдовенко С.А. Влияние интенсивности освещения на урожайность вешенки обыкновенной 93

Животноводство

Шилов А.И., Кибкало Л.И., Ляшук Р.Н. О мясном специализированном скотоводстве. Состояние и пути ра(вития 98

Балашов В.В., Буяров В.С. Режимы освещения и показатели продуктивности цыплят-бройлеров кросса «Росс-308» 103

Тинаев Н.И., Балакирев Н.А., Тинаева Е.А. Воспроизводительная способность крольчих в наружных модулях в зимнийпериод 108

Полехина Н.Н., Солохина И.Ю., Гнеушева И.А., Павловская Н.Е. Токсилогическая оценка кормовой биологически активной добавки для промышленного животноводства 111

Кубасов В.А., Белкин Б.Л. Изменение физиологических функций и продуктивности при включении в корм курам-несушкам биологически активных добавок 115

Калинин В.А., Козлов А.С. Молочная продуктивность коров при ра(личных типах кормления и способах скармливания кормов 118

Науменко П.А., Комкова Е.А., Зайналабдиева Х.М., Арсанукаев Д.Л. Гематологические показатели крови у телят молочного периода выращивания 122

Тихомирова Г.С., Логвинова Т.И., Тихомиров А.И. Биологическая роль и обмен цинка в органи(ме молодняка свиней 126

Учасов Д.С., Ярован Н.И., Сеин О.Б. Эффективность применения пробиотика «Проваген» при технологическом стрессе у свиней 129

Орлова М.А. Послеоперационные изменения поверхности металлических фиксаторов и костной ткани 132

Экономика АПК

Конкина В.С. Сравнительный анали( основных подходов к управлению (атратами в отрасли молочного скотоводства 136

Серёдкин А.Н. Модели производственных сельскохозяйственных кластеров на региональном уровне 142

Сысоева О.Н., Лы)нева Н.А., Кыш)ымова Е.А. Современные инновационные методики в процессе управления прибылью предприятий потребительской кооперации 146

Синицыша И.В. Основные направления земельно-имущественного менеджмента в контексте инвестиционного развития сельских территорий 153

Воеводская П.О. Теоретические аспекты банковских рисков 158

Гришаев Е.Н. Совершенствование системы оплаты труда руководящего состава сельскохо(яйственных предприятий как важнейший элемент коммерческого расчета 166

Технология пищевых продуктов Бобракова Л.А., Мамаев А.В. Исследование реологических параметров при производстве обогащенного зерненого творога 172

Симоненко Е.А., Шалимова О.А., Емельянов А.А. Ра(работка технологии применения функциональных наполнителей в рецептуре продукта быстрого приготовления 177

Семенихина В.Ф., Рожкова И.В., Абрамова А.А. Подбор бактериальных культур для производства йогурта с длительным сроком хранения 180

Корниенко О.Н., Ангелюк В.П. Изучение размеров и структуры белково-полисахаридных комплексов в системе творожная сывортка-гуаран 184

Агротехника и охрана труда Коломейченко А.В., Кузнецов И.С. Упрочнение электроискровой обработкой режущих кромок (ерноуборочных машин 187

Михайлов М.Р. К вопросу выбора математической модели оптимизации нагрузки зерноуборочных комбайнов в (ависимости от их технического состояния 191

Черны1шов В.А., Чернышова Л.А. Методическое и программное обеспечение экологической безопасности воздушных линий электропередачи разного класса напряжения 198

Сидоров А.В., Коробко А.В., Чикулаев А.В. Исследование задачи кручения упругих тонкостенных стержней с помощью метода интерполяции по коэффициенту формы области 204

Курочкин А.А., Жосан А.А., Рышов Ю.Н., Головин С.И. Подогрев рапсового масла как способ повышения эффективности использования его в качестве топлива 209

Шестаков Ю.Г., Яковлева Е.В., Полехина Е.В., Алибекова И.В. Новые подходы к совершенствованию системы охраны труда 213

Прокошина Т.С. Анализ травматизма со смертельным и тяжелым исходом на металлообрабатывающих станках в агропромышленном производстве Российской Федерации 217

© ФГБОУ ВПО Орел ^У, 2013